串联谐振软开关电容器充电电源研究

摘要

随着科学技术的发展，脉冲功率应用范围越来越广，已从最初的科研军事领域扩展到医疗、生物、工业、民用等多个领域。由于高压电容器是其主要的初级储能设备之一，随着脉冲功率技术的发展，高性能的高压电容器充电电源的研制更加迫切。
　　 采用高频软开关技术的串联谐振电路结构由于具有开关损耗小、具有恒流源特性、抗短路能力强、可靠性高、容易控制等优点，被广泛用作高压电容器充电电源拓扑。开关频率的提高，一方面减小了高频变压器的体积，另一方面也增大了其分布参数的影响，使得串联谐振主电路已不再工作于理想的串联谐振模式。从而造成所设计的电容器充电电源的性能与预期性能差别很大。
　　 为了解决这个问题，设计过程中要考虑变压器分布参数的影响。以往，考虑到变压器分布参数的设计方法往往是通过仿真、查曲线等方法来设计或调整电路参数，设计结果往往不是太理想。
　　 通过对变压器分布参数的研究，串联谐振电路由于变压器分布参数的影响，实际工作在LCC串并联模式。本文以串联谐振理论分析为基础，通过对LCC 串并联模式的理论分析，推导出了设计电容器充电电源所需要的各参数的准确数学表达式，并依据所推出的理论公式，进行了一台电容器充电电源的设计，仿真和试验结果均与理论计算值相一致，验证了该理论可以有效的指导实践。